Biodegradación del 4-bromofenol por Arthrobacter
chlorophenolicus A6t en un nuevo diseño del reactor de lecho empaquetado
El tratamiento de aguas
residuales siempre ha supuesto una necesidad
en el mundo. Antiguamente, el gasto de agua en una población era pequeño. En la
actualidad, con el crecimiento
de las poblaciones y las industrias se ha superado la capacidad del medio para depurar las aguas por lo que es necesario
tratarlas antes de devolverlas al medio natural. Además existen compuestos,
como el 4-bromofenol (se tratará en
esta entrada) que no pueden ser degradados naturalmente.
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El 4-bromofenol es un compuesto que se aplica para impedir o retrasar la ignición de los materiales combustibles en
caso de incendio además, su uso como desinfectante
puede liberar al medio ambiente diversos residuos. Este compuesto ha demostrado
ser un fuerte contaminante, que
incluso puede aparecer de forma natural mediante algas marinas y briozoos
porque son productores de compuestos bromofenólicos (es un fenol que tiene en
sustituido en para un grupo bromo y un hidroxilo). Por lo tanto, el tratamiento
de 4-bromofenol presente en las aguas residuales es esencial antes de su
descarga en el medio ambiente.
Partiendo de este
hecho, los investigadores utilizaron la bacteria Arthrobacter chlorophenolicus, que en su metabolismo
es capaz de degradar 4-bromofenol. Para ello mejoraron el diseño del reactor de lecho empaquetado (se trata
de un tipo de reactor en el que se hace pasar un fluido donde los elementos
catalíticos están fijos) separándolo en varias secciones. Aquí las partículas
fijas eran las diferentes colonias de bacteria Arthrobacter chlorophenolicus y se hizo pasar por ellas una
disolución que contenía 4-bromofenol.
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| Degradación del 4-clorofenol por A. clorophenolicus |
Todas ellas poseían una entrada
de oxígeno, debido a que la concentración de este en el reactor afecta a la síntesis de enzimas
microbianas y las tasas de crecimiento del microorganismo. Para calcular el
rendimiento de la degradación del compuesto bromofenólico, los investigadores
tomaron como medida la demanda de oxígeno.
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| La gráfica representa en el eje de abscisa el tiempo transcurrido del experimento y en ordenada concentración del 4-bromofenol introducido (izquierda) y la demanda de oxígeno por la bacteria para degradar el compuesto (derecho). |
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Asimismo, usaron espuma de poliuretano como material de biosoporte para hacer
crecer a Arthrobacter chlorophenolicus por el que pasaba el
caudal de aguas residuales que contenía 4-bromofenol.
Este caudal (cantidad de fluido
que circula a través de un conducto) lo mantuvieron de
forma continua un tiempo dentro del reactor, definido como tiempo de retención (HRT), al que denominaron ciclo. Tras 3-4
ciclos, observaron una disminución en la concentración
del sustrato y asumieron que las células habían alcanzado el estado
estacionario, existe un equilibrio entre el crecimiento y la muerte de las
células de modo que no varía el número total en la población. En los primeros 15
días de operación probaron diferentes concentraciones de oxígeno hasta que
encontraron la adecuada para el crecimiento de la bacteria (medido a partir de
la demanda de oxígeno).
Después de varios
ensayos, descubrieron que las condiciones
óptimas para la degradación completa de 4-BP eran de 1000mg/L de 4-bromofenol y 12,5 h de tiempo de retención.
También se obtuvo
una degradación de un 98% con una concentración de 1200mg/l de 4-bromofenol con un tiempo de retención de 24h, debido
a que las bacterias sufrían inhibición por sustrato con concentraciones
superiores.
Esto supuso un avance
significativo, porque hasta la publicación de este artículo los experimentos
que se habían realizado solo conseguían que Arthrobacter
clorophenolicus degradase entre el
60% y el 80% del 4-bromofenol en la disolución.
Referencias:
·
Karolina Nordin,1,2 Maria Unell,3 and Janet K. Jansson2,3. Novel 4-Chlorophenol Degradation Gene
Cluster and Degradation Route via Hydroxyquinol in Arthrobacter
chlorophenolicus A6. Appl Environ Microbiol. 2005 Nov; 71(11): 6538–6544.
Artículo
escogido:
·
Naresh Kumar Sahoo, Pranab Kumar Ghosh
and Kannan Pakshirajan. Biodegradation of 4- bromophenol by
Arthrobacter chlorophenolicus A6t in a newly designed packed bed
reactor. Journal of Bioscience and
Bioengineering VOL. 115 No. 2, 182e188, 2013
